JP2007205355A - 燃料噴射器 - Google Patents

Abstract

【課題】ニードル弁（３）が内部に設けられ案内されている長手軸線（Ａ）に沿って延びるほぼ管状のノズル本体（２）を備えた噴射ノズルを有し、燃料を内燃機関のシリンダの燃焼室に噴射するために、前記ノズル本体（２）が燃焼室側においてノズルキャップ（７）に少なくとも１個の噴射開口（６）を有し、前記ノズル本体（２）が、シリンダのシリンダヘッド（９）の噴射器挿入孔（８）に組み込まれている燃料噴射器において、ノズルキャップ（７）へのシリンダの燃焼室の高温の作用を減少させる。
【解決手段】ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の外周面（１０）が、燃焼室の方向に向けてテーパが付けられ、ないし尖らされ、これにより、前記ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の横断面積が、ノズルキャップ（７）からノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の固定段部（１２）まで連続して増大し、ノズルの燃焼室側直径と内燃機関のシリンダの直径との比が０．０８〜０．１１とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前文に記載の噴射ノズル付き燃料噴射器に関する。

一般に、例えばディーゼルエンジンのような内燃機関において、可燃性燃料をエンジンのシリンダに供給するために、燃料噴射器（インジェクタ）が利用されている。

噴射ノズルは噴射ポンプとシリンダの燃焼室との連結要素となっている。その主要目的は、噴射経路の形成と燃焼室に対する密封にある。

噴射中における燃料流の時間的経過は、燃焼過程におけるその都度の要件に合わされねばならない。最良の噴射時間は、ポンプ搬送量と噴射孔面積との調和により生ずる。

また、燃料噴射装置の噴射ノズルは、高温高圧の燃焼ガスに対して遮蔽されねばならない。

噴射ノズルは、一般にばねで荷重されたニードル弁とノズル本体から成っている。ニードル弁はノズル本体の案内孔の中で容易に動けるが、高い噴射圧力に対して気密に案内されている。ニードル弁はその下端に円錐状弁体を有し、休止状態において、ノズルばねがその円錐状弁体を、ノズル本体の同様に円錐状をした弁座に押し付ける。その両円錐状弁体と弁座は僅かに異なった開き角を有し、これにより、両者間に大きな圧縮と良好なシール作用を伴う線接触が生ずる。公知のように、燃料圧力とニードル弁の加圧面積との積から成る力がノズルばねのバイアス力より大きくなると、ニードル弁がその弁座から持ち上がり、ノズルが開かれる。噴射圧力の低下後、ニードル弁は再びノズルばねにより閉じる。

ノズル構成部品は、その大きな機械的および熱的負荷のために、一般に高合金鋼で作られ、焼なましされ、窒化されている。ノズルにおける温度は、弁座における硬度損を防止するために、できるだけ所定温度（例えば約２００°〜３００°）を超過しないようにしなければならない。

この理由から、冷却式噴射ノズルが既に開発されている。非冷却式燃料噴射ノズルは、重油運転中、ノズルキャップと噴射孔で炭化が生ずる傾向がある。その付着炭化物は噴霧を悪化させ、これは燃焼不良を生じさせる。また、付着炭化物は排気ガス値を悪化し、また、付着炭化物が剥離し、場合によりシリンダのトップランドに到達したとき、摩耗を増大させる。

それに応じ、例えば特許文献１に既に、外被管がノズル本体を包囲している冷却式噴射ノズルが示されている。その場合、ノズル本体と外被管との間に形成された通路が冷却水回路に接続されている。
独国特許出願公開第４８０９４９号明細書

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の燃料噴射器に対して、エンジン運転中におけるシリンダの燃焼室の高温がノズルキャップに及ぼす作用が、高価な水冷方式を利用する必要なしに、ほぼ水冷方式のレベルまで減少できる、構造的方式を提供することにある。

この課題は請求項１に記載の特徴によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。即ち、ニードル弁（３）が内部に設けられ案内されている長手軸線（Ａ）に沿って延びるほぼ管状のノズル本体（２）を備えた噴射ノズルを有し、燃料を内燃機関のシリンダの燃焼室に噴射するために、前記ノズル本体（２）が燃焼室側においてノズルキャップ（７）に少なくとも１個の噴射開口（６）を有し、前記ノズル本体（２）が、シリンダのシリンダヘッド（９）の噴射器挿入孔（８）に組み込まれている燃料噴射器において、ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の外周面（１０）が、ノズル本体（２）の長手軸線Ａに沿って燃焼室の方向に向けてテーパが付けられ、ないし尖らされ、これにより、前記ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の横断面積が、ノズルキャップ（７）からノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の固定段部（１２）まで連続して増大し、ノズルの燃焼室側直径と内燃機関のシリンダの直径との比が０．０８〜０．１１とされていることを特徴とする（請求項１）。
また、前記請求項１に記載の燃料噴射器において、シリンダヘッド（９）の噴射器挿入孔（８）が燃焼室側ノズル保持部位（１３）を有し、該ノズル保持部位（１３）の内周面（１４）が、ノズル本体（２）の長手軸線Ａに沿ってテーパが付けられ、ないし尖らされたノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）に対応して、同様にテーパが付けられ、大きさ的に合わされていることを特徴とする（請求項２）。さらに、前記請求項２に記載の燃料噴射器において、前記燃焼室側ノズル保持部位（１３）が、噴射ノズル（１）を燃焼室側においてノズルキャップ（７）を除いて遮蔽する環状の断面舌片状形状部（１５）を有していることを特徴とする（請求項３）。
また、前記請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射器において、ノズル保持部位（１３）とノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）との間に、補助パッキンとして、ぴったり合わされた形状のほぼ環状のスペーサ（１６）が設けられていることを特徴とする（請求項４）。

本発明に基づいて、ノズル本体の燃焼室近傍部位の外周面が、燃焼室の方向に向けてノズル本体軸線に沿ってテーパが付けられ、ないし尖らされ、これにより、前記ノズル本体燃焼室近傍部位の横断面積が、ノズルキャップからノズル本体の燃焼室近傍部位の固定段部まで連続して増大し、ノズルの燃焼室側直径と内燃機関のシリンダの直径との比が０．０８〜０．１１とされている。これによって、ノズル本体の燃焼室近傍部位への入熱量が減少され、従って、重油運転中における炭化が減少され、また、排気ガス値が改善され、摩耗および汚れが減少される。また、シリンダヘッドの噴射器挿入孔が燃焼室側にノズル保持部位を有し、このノズル保持部位の内周面が、テーパが付けられないし尖らされたノズル本体燃焼室近傍部位に対応して、同様にテーパが付けられ、大きさ的に合わされていることによって、燃料噴射器の噴射ノズルが、高温高圧の燃焼ガスに対して遮蔽される。

燃焼室側ノズル保持部位が、特に有利に、噴射ノズルを燃焼室側においてノズルキャップを除いて遮蔽する環状の断面舌片状形状部を有しているので、ノズルキャップの前面面積がさらに減少するので、この処置も、温度浸透深さの減少に貢献する。

特に有利な処置として、ノズル保持部位とノズル本体の燃焼室近傍部位との間に、噴射器挿入孔に対してノズル本体を正しい軸方向位置に支持し確保するために、ぴったり合わされた形状のほぼ環状のスペーサが設けられている。

以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

唯一の図は、シリンダヘッドの燃料噴射器挿入孔に収容された燃料噴射器の噴射ノズルを、従来技術と本発明とを対比して示している。

なお図では、本発明における特徴のテーパないし円錐状を、明瞭にないしははっきり示すために、噴射ノズルとシリンダヘッドだけが概略的に示されている。

図示されていない燃料噴射器は、ほぼ管状のノズル本体２を備えた噴射ノズル１を有している。ノズル本体２内にその長手軸線Ａに沿って、ニードル弁３が案内され、このニードル弁３は例えばばね要素によって、その弁座４に押し付けられている。燃料はノズル本体２に設けられた図示されていない孔を通して環状通路５を介して弁座４に達し、図示されていない噴射ポンプの圧力がばね要素の力に打ち勝つために十分な大きさになるや否や、その燃料がニードル弁３を持ち上げ、これにより、燃料がノズルキャップ７に在る噴射孔６を通して噴射される。

ノズル本体２は、内燃機関のシリンダのシリンダヘッド９における燃料噴射器挿入孔８に組み込まれている。

本発明に基づく処置をはっきり理解させるために、ノズル本体２と燃料噴射器挿入孔８の左側Ｉに、従来技術が示され、右側ＩＩに、本発明に基づく処置が示されている。

従来、ノズル本体の燃焼室近傍部位の外周面およびそれに対応した燃料噴射器挿入孔の内周面は、長手軸線Ａに対して平行に延び、従って、ニードル弁のノズルキャップは、シリンダの燃焼室の中に露出して突出している（図左側Ｉ参照）。

本発明に基づいて、いまや、ノズル本体燃焼室近傍部位１１の外周面１０が、ノズル本体（２）の長手軸線Ａに沿って燃焼室の方向に向けて横断面がぐるりと角度αでテーパを付けて、ないし尖って形成され、これにより、その横断面積が、ノズルキャップ７からノズル本体燃焼室近傍部位１１の固定段部１２まで連続して増大し、従って、噴射ノズル１の燃焼室側直径と内燃機関のシリンダの直径との比が０．０８〜０．１１とされ、これにより、ノズルキャップ７の前面が図左側Ｉに比べて約７０％縮小され、ないし上述の直径比が約５０％減少されている。

また、噴射器挿入孔８は燃焼室側ノズル保持部位１３を有し、その内周面１４は、テーパが付けられないし尖らされたノズル本体燃焼室近傍部位１１に対応して、軸線Ａに沿って同様に角度αでテーパが付けられ、大きさ的に合わされている。燃焼室側ノズル保持部位１３は、噴射ノズル１を燃焼室側においてノズルキャップ７を除いて遮蔽する環状の断面舌片状形状部１５を有している。

ノズル保持部位１３とノズル本体燃焼室近傍部位１１との間に、補助シールとして、ぴったり合わされた形状のほぼ環状のスペーサ１６が設けられている。

本発明に基づく唯一の実施例しか図示され説明されていないが、本発明はこれに限定されるものではない。当該技術者において変更、修正および別の用途を考えることもできる。即ち、燃料噴射器の本発明に基づく形成は、コモンレール装置にも簡単に適用できる。

従来技術と本発明に基づく燃料噴射器を対比して示した一部断面図。

符号の説明

１ 噴射ノズル
２ ノズル本体
３ ニードル弁
４ 弁座
５ 環状通路
６ 噴射開口
７ ノズルキャップ
１１ ノズル本体の燃焼室近傍部位
１２ 固定段部
１３ ノズル保持部位
１５ 断面舌片状環状部
１６ スペーサ

Claims (4)

1. ニードル弁（３）が内部に設けられ案内されている長手軸線（Ａ）に沿って延びるほぼ管状のノズル本体（２）を備えた噴射ノズルを有し、燃料を内燃機関のシリンダの燃焼室に噴射するために、前記ノズル本体（２）が燃焼室側においてノズルキャップ（７）に少なくとも１個の噴射開口（６）を有し、前記ノズル本体（２）が、シリンダのシリンダヘッド（９）の噴射器挿入孔（８）に組み込まれている燃料噴射器において、ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の外周面（１０）が、ノズル本体（２）の長手軸線Ａに沿って燃焼室の方向に向けてテーパが付けられ、ないし尖らされ、これにより、前記ノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の横断面積が、ノズルキャップ（７）からノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）の固定段部（１２）まで連続して増大し、ノズルの燃焼室側直径と内燃機関のシリンダの直径との比が０．０８〜０．１１とされていることを特徴とする燃料噴射器。
2. シリンダヘッド（９）の噴射器挿入孔（８）が燃焼室側ノズル保持部位（１３）を有し、該ノズル保持部位（１３）の内周面（１４）が、ノズル本体（２）の長手軸線Ａに沿ってテーパが付けられ、ないし尖らされたノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）に対応して、同様にテーパが付けられ、大きさ的に合わされていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射器。
3. 燃焼室側ノズル保持部位（１３）が、噴射ノズル（１）を燃焼室側においてノズルキャップ（７）を除いて遮蔽する環状の断面舌片状形状部（１５）を有していることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射器。
4. ノズル保持部位（１３）とノズル本体の燃焼室近傍部位（１１）との間に、補助パッキンとして、ぴったり合わされた形状のほぼ環状のスペーサ（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射器。

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